DIY Arduino ilə Uyğun Klon: 21 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Arduino, Makerin arsenalındakı ən yaxşı vasitədir. Özünüzü qurmağı bacarmalısınız! Layihənin ilk günlərində, təxminən 2005-ci ildə, dizayn bütün delikli hissələrdən ibarət idi və rabitə RS232 seriyalı kabel vasitəsilə idi. Fayllar hələ də mövcuddur, buna görə özünüz hazırlaya bilərsiniz, məndə də var, amma bir çox kompüterin köhnə serial portları yoxdur.

Arduino USB versiyası qısa müddət sonra izlənildi və yəqin ki, layihənin uğur qazanmasına böyük töhfə verdi, çünki asan əlaqə və ünsiyyət qurmağa imkan verdi. Bununla birlikdə, bir baha başa gəldi: FTDI ünsiyyət çipi yalnız səthə montaj paketində gəldi. Bunun üçün planlar hələ də mövcuddur, lakin səthə montaj lehimləmə, yeni başlayanlar üçün çoxdur.

Daha yeni Arduino lövhələri, quraşdırılmış USB (Leonardo) ilə təchiz edilmiş 32U4 çiplərindən və ya USB üçün ayrı Atmel çiplərindən (UNO) istifadə edir və hər ikisi də bizi hələ də səthə montaj ərazisində qoyur. Bir nöqtədə USB etmək üçün bir deşik PIC istifadə edən Təhlükəli Cihazlardan "TAD" var idi, amma onlardan heç bir şey tapa bilmədim.

Beləliklə, biz burdayıq. İnanıram ki, Jedi Knight kimi yeni başlayanlar öz Arduino (yüngül qılınc) qurmağı bacarmalıdırlar. "Daha mədəni bir çağdan etibarən təsirli bir silah". Mənim həllim: səthə montaj paketi istifadə edərək, delikli FTDI çipi hazırlayın! Bu, səthə montaj etməyimə və qalan layihəni DIY deşik olaraq təklif etməyimə imkan verir! Açıq Mənbə KiCad -da da dizayn etdim, buna görə dizayn sənədlərini öyrənə, dəyişdirə və öz versiyanızı çevirə bilərsiniz.

Bunun axmaq bir fikir olduğunu düşünürsünüzsə və ya səthə montaj lehimləməyi sevirsinizsə, Leonardo Klonumu yoxlayın, əks halda oxuyun…

Addım 1: Parçalar və Təchizatlar

Tam material hesabının ünvanı

Bunun unikal hissələri biri Arduino, biri də FTDI çipi üçün olan elektron lövhələrdir. OSH Park -ı sizin üçün hazırlaya bilər və ya dizayn sənədlərini sevdiyiniz taxta evinizlə birlikdə istifadə edə bilərsiniz.

Bu layihə üçün bir dəst Tindie.com saytında mövcuddur. Kitin alınması bir çox fərqli satıcıdan sifariş vermək üçün vaxtınıza və xərcinizə qənaət edəcək və minimum PCB sifariş mükafatından qaçınacaqdır. Həm də sınaqdan keçirilmiş səthə quraşdırılmış FDTI çuxurlu çipi və əvvəlcədən parıldayan Atmega təmin edəcək.

Alətlər və Təchizatlar: Seminarlarım üçün ehtiyacınız olanların çoxuna sahib olan SparkFun Başlayanlar Toolkitindən istifadə edirəm:

• Lehimleme dəmir.
• Lehim
• Tel kəsicilər
• Desoldering örgü (inşallah lazım deyil, amma heç vaxt bilmirsən).

Addım 2: Xanımlar və cənablar, ütülərinizə başlayın

Sizə lehimləmə öyrətməyəcəyəm. Budur, bacardığımdan daha yaxşı göstərən ən sevdiyim bir neçə video:

• Geek Girl Diaries -dən Carrie Ann.
• Adafruitdən Colin

Ümumiyyətlə:

• İpək ekran işarələrindən istifadə edərək PCB -də yeri tapın.
• Ayaq izinə uyğunlaşmaq üçün komponentin uclarını bükün.
• İpləri lehimləyin.
• İpləri kəsin

Addım 3: Rezistorlar

Rezistorlardan başlayaq, çünki onlar ən bol, ən aşağı oturacaq və ən asan lehimdir. İstiliyə daha davamlıdırlar və texnika ilə məşğul olmaq üçün bir şans verəcəklər. Qütbləri də yoxdur, buna görə də hər iki şəkildə yerləşdirə bilərsiniz.

• Lövhədə bir neçə yerdə olan üç 10K ohm (qəhvəyi - qara - narıncı - qızıl) ilə başlayın (şəklə baxın). Bunlar, aktiv şəkildə aşağı çəkilmədikcə siqnalı 5V-də saxlayan "çəkmə" dirənçlərdir.
• 22 ohm (qırmızı - qırmızı - qara - qızıl) cütü yuxarı sol küncdədir. Bunlar USB əlaqə dövrəsinin bir hissəsidir.
• Aşağıdakılar 470 ohm (Sarı, Bənövşəyi, Qəhvəyi, Qızıl) cütlüklərdir. Bunlar RX/TX LEDləri üçün cari məhdudlaşdırıcı rezistorlardır.
• Tək 4.7K ohm (Sarı, Bənövşəyi, Qırmızı, Qızıl). FTDI VCC siqnalı üçün tək top.
• Və nəhayət, bir cüt 1K ohm (Qəhvəyi, Qara, Qırmızı, Qızıl). Bunlar güc və D13 LED -lər üçün cari məhdudlaşdırıcı rezistorlardır (330 ohm işləyəcək, amma çox parlaq olmasını sevmirəm).

Addım 4: Diod

Sonrakı dövrəni elektrik cərəyanından tərs cərəyandan qoruyan diodumuz var. Əksəriyyəti, lakin bütün komponentlər əks polariteye zəif reaksiya vermir.

Bir ucunda gümüş bantla işarələnmiş bir polariteye malikdir.

İpək ekran işarəsi və lehimlə uyğunlaşdırın.

Addım 5: Gərginlik tənzimləyicisi (5V)

İki gərginlik tənzimləyicisi var və əsas biri, krikodan Atmega 328 -in ehtiyac duyduğu 5 volta qədər on iki voltı tənzimləyən 7805 -dir. Çap edilmiş elektron lövhədə istiliyin yayılmasına kömək edəcək böyük mis xüsusiyyətləri var. Çubuqları bükün ki, arxa hissə çuxurla hizalanmış çuxurla lövhəyə toxunsun.

Addım 6: Soketlər

Yuvalar, IC çiplərinin lehim olmadan yerləşdirilməsinə və çıxarılmasına imkan verir. Onları sığorta hesab edirəm, çünki onlar ucuzdur və geriyə qoyulduqda partladılmış çipi dəyişdirməyə və ya IC -ni yenidən istiqamətləndirməyə imkan verir. Çipin istiqamətini göstərmək üçün bir ucunda bir divot var, buna görə ipək ekrana uyğunlaşdırın. İki sancağı lehimləyin və sonra qalan pinləri lehimləməzdən əvvəl düzgün oturduğunu yoxlayın.

Addım 7: Düymə

Arduino çipini bağlayırsa və ya yenidən başlatmaq lazımdırsa, onu yenidən başlatmaq üçün ümumiyyətlə sıfırlama düyməsinə malikdir. Sizinki sol üst küncdədir. Yerinə basıb lehimləyin.

Addım 8: LEDlər

Vəziyyəti göstərmək üçün bir çox LED var. LED -lərin polaritesi var. Uzun ayaq anod və ya pozitivdir və yanındakı "+" işarəsi ilə yuvarlaq yastığa girir. Qısa ayaq katod və ya mənfi və kvadrat yastığa gedir.

Rəng ixtiyari, amma ümumiyyətlə istifadə edirəm:

• Çip əlaqə qurarkən və ya proqramlaşdırılarkən yanıb -sönən RX/TX üçün sarı.
• Proqramın hadisələri göstərmək üçün istifadə edə biləcəyi D13 LED üçün yaşıl.
• 5 volt gücünü göstərmək üçün qırmızı rəng USB və ya elektrik prizi vasitəsilə mövcuddur.

Addım 9: Seramik kondansatörler

Seramik kondansatörlərin polaritesi yoxdur.

Güc hamarlaşdırıcı kondansatörler, adətən, fişlərə olan enerji təchizatından keçiciləri çıxarmaq üçün istifadə olunur. Dəyərlər ümumiyyətlə komponentin məlumat vərəqində göstərilir.

Dizaynımızdakı hər bir IC çipində gücü hamarlaşdırmaq üçün 0.1uF kondansatör var.

3.3 volt tənzimləyicinin ətrafında gücü yumşaltmaq üçün iki 1 uF kondansatör var.

Əlavə olaraq, proqram sıfırlama funksiyasının vaxtını təyin etməyə kömək edən 1 uF kondansatör var.

Addım 10: Elektrolitik kondansatörler

Elektrolitik kondansatörlərin müşahidə edilməli olan bir polaritesi var. Tipik olaraq, keramika kondansatörlərindən daha böyük dəyərlərə malikdirlər, lakin bu halda 7805 tənzimləyicinin ətrafında güc hamarlanması üçün 0.33 uF kondansatörümüz var.

Cihazın uzun ayağı pozitivdir və "+" işarəsi olan kvadrat yastığa keçir. Bunlar geriyə qoyularsa "pop" olmağa meyllidirlər, buna görə düzəlt, yoxsa yenisinə ehtiyacın olacaq.

Addım 11: 3.3 Gərginlik tənzimləyicisi

Atmega çipi 5 voltla işləyərkən, FTDI USB çipinin düzgün işləməsi üçün 3.3 volt lazımdır. Bunu təmin etmək üçün bir MCP1700 istifadə edirik və çox az cərəyan tələb etdiyi üçün 7805 kimi böyük TO-220 paketi əvəzinə tranzistorlar kimi kiçik bir TO-92-3 paketindədir.

Cihazın düz bir üzü var. İpək ekrana uyğunlaşdırın və komponentin hündürlüyünü lövhədən təxminən dörddə bir düym yuxarı tənzimləyin. Lehim yerində.

Addım 12: Başlıqlar

Arduinonun gözəlliyi standartlaşdırılmış iz və pinoutdur. Başlıqlar, lazım olduqda çətin konfiqurasiyaları tez bir zamanda dəyişdirməyə imkan verən "qalxanları" bağlamağa imkan verir.

Mən adətən hər başlığın bir pinini lehimləyirəm və sonra qalan sancaqları lehimləməzdən əvvəl hizalanmanı yoxlayıram.

Addım 13: rezonator

Atmega çiplərində 8 Mhz -ə qədər fərqli tezliklərdə işləyə bilən daxili rezonator var. Xarici bir vaxt mənbəyi çipin 20 Mhz -ə qədər işləməsinə imkan verir, lakin standart Arduino, orijinal dizaynda istifadə olunan Atmega8 çiplərinin maksimum sürəti olan 16 Mhz istifadə edir.

Əksər Arduino daha dəqiq olan kristallardan istifadə edir, lakin əlavə kondansatörlər tələb edir. Çox iş üçün kifayət qədər dəqiq olan bir rezonatordan istifadə etmək qərarına gəldim. Qütblülüyü yoxdur, amma ümumiyyətlə xarici markalanma ilə qarşılaşıram ki, maraqlı istehsalçılar standart bir quraşdırma etdiyinizi söyləyə bilsinlər.

Addım 14: Sigorta

Əksər Arduinoda qoruyucular yoxdur, amma öyrənən hər bir İstehsalçı tez -tez (heç olmasa mənim vəziyyətimdə) hər şeyi səhv bağlayır. Yenidən qurula bilən sadə bir qoruyucu, çipin dəyişdirilməsini tələb edən "sehrli tüstünü" buraxmamağa kömək edəcəkdir. Bu qoruyucu çox cərəyan çəkilərsə açılacaq və soyuduqda özünü sıfırlayacaq. Qütbü yoxdur və ayaqlarındakı qıvrımlar onu lövhənin üstündə saxlayır.

Addım 15: Başlıqlar

Daha iki başlıq, bunlar kişi sancaqlıdır. USB konnektoru yaxınlığında bir keçid istifadə edərək USB gücü ilə jak arasında keçid etməyə imkan verən üç pin var. Bir UNO-nun bunu avtomatik olaraq etmə imkanı var, amma mən bunu çuxur şəklində təkrarlaya bilməmişəm.

İkinci başlıq "sistem proqramlaşdırmasında" altı pinli bir başlıqdır. Bu, lazım olduqda birbaşa xarici proqramçının Atmega proqramını yenidən proqramlaşdırmasına imkan verir. Kitimi alsanız, çipdə artıq firmware yüklənmişdir və ya Atmega yuvadan çıxarılaraq birbaşa proqramlaşdırma yuvasına yerləşdirilə bilər, buna görə də bu başlıq nadir hallarda istifadə olunur və buna görə də isteğe bağlıdır.

Addım 16: Power Jack

USB əvəzinə, xarici gücü gətirmək üçün standart 5.5 x 2.1 mm jak istifadə edilə bilər. Bu, "Vin" işarələnmiş pimi təmin edir və 5 volt olan 7805 gərginlik tənzimləyicisini gücləndirir. Orta pin müsbətdir və giriş 35V -ə qədər ola bilər, baxmayaraq ki 12V daha tipikdir.

Addım 17: USB

Leonardo kimi daha yeni Arduinolar bir USB mikro bağlantısı istifadə edir, lakin orijinal USB B bağlantısı möhkəm və ucuzdur və ehtimal ki, ətrafınızda çoxlu kabellər var. İki böyük çubuq elektriklə əlaqəli deyil, mexaniki güc üçün lehimlənir.

Adım 18: Cips

Çipləri quraşdırmağın vaxtı gəldi. İstiqamətləndirməni yoxlayın. Soket geridədirsə, çipin ipək ekran işarələrinə uyğun olduğundan əmin olun. Çalışdığımız oriyentasiyada, altdakı iki çipsi tərsinədir.

Çipi ayaqları tutacaqlarla hizalanacaq şəkildə daxil edin. IC -lər ayaqları bir az yayılmış vəziyyətdə istehsaldan gəlir, buna görə şaquli olaraq əyilməlidir. Bu ümumiyyətlə mənim dəstlərimdə sizin üçün edilir. İstiqamətdən əmin olduqdan sonra çipin hər iki tərəfinə yumşaq bir şəkildə basın. Ayaqların təsadüfən bükülmədiyinə əmin olun.

Addım 19: Önyükləyicinin yanıb sönməsi

Bootloader, USB vasitəsilə asanlıqla kod yükləməyə imkan verən çipdəki kiçik bir koddur. Yeniləmələri axtardıqdan sonra ilk bir neçə saniyə ərzində işləyir və sonra mövcud kodu işə salır.

Arduino IDE, yanıb sönən firmware proqramını asanlaşdırır, lakin xarici proqramçı tələb edir. Mən öz AVR proqramçımdan istifadə edirəm və əlbəttə ki, bunun üçün sənə bir dəst satacağam. Bir proqramçınız varsa, çipi birbaşa proqramlaşdıra biləcəyiniz üçün həqiqətən bir Arduinoya ehtiyacınız yoxdur. Cücə-yumurta kimi bir şey.

Başqa bir seçim, artıq yükləyicisi olan Atmega almaqdır:

Sizə rəsmi Arduino təlimatlarını göstərəcəyəm, çünki ehtiyatlı olmasaq, asanlıqla öz Təlimatına çevrilə bilər:

Addım 20: Power Jumper qurun və qoşun

Güc atlayıcısı, USB -dən 5 volt və ya elektrik prizindən güc mənbəyini seçməyin manuel bir yoludur. Standart Arduinos -da avtomatik keçid dövrəsi var, amma deşik hissələri ilə asanlıqla həyata keçirə bilmədim.

Tullanan quraşdırılmırsa, güc yoxdur. Jakı seçsəniz və heç bir şey bağlı deyilsə, güc yoxdur. Buna görə gücünüz olub olmadığını göstərmək üçün qırmızı bir LED var.

Başlanğıcda, Arduinonun USB vasitəsi ilə ünsiyyət qurub -bağlamadığını görmək istəyirsiniz, buna görə də tullanan qurğunu həmin yerə qoyun. Arduino -nu diqqətlə kompüterinizə qoşun. "Tanınmayan bir USB cihazı" alsanız, şəbəkədən ayırın və problemi həll etməyə başlayın.

Əks təqdirdə, əsas göz qırpım eskizini yükləmək üçün Arduino IDE -dən istifadə edin. İdarə heyəti olaraq "Arduino UNO" dan istifadə edin. Buradakı təlimatları izləyin:

Addım 21: Problemlərin aradan qaldırılması

İlkin açılışda həmişə uğur və ya uğursuzluq əlamətləri axtarırsınız və işlər gözlənildiyi kimi getmirsə, lövhəni tez bir zamanda ayırmağa hazırsınız. Uğur dərhal gəlməzsə, ürəyinizi itirməyin. Seminarlarda təşviq etməyə çalışıram:

• Səbr, bu həmişə asan olmur, amma adətən buna dəyər.
• İnadkarlıq, imtina etsəniz problemi həll etməyəcəksiniz.
• Pozitiv Tutum, yardıma ehtiyacınız olsa belə bunu anlaya bilərsiniz.

Nə vaxtsa bir problemlə mübarizə aparanda özümə deyirəm ki, həll etmək nə qədər çətindirsə, onu həll etmək üçün mükafat və ya öyrənmə o qədər böyük olacaq.

Bunu nəzərə alaraq sadə şeylərlə başlayın:

• Lövhənin arxasındakı lehim birləşmələrini yoxlayın, şübhəli görünən hər hansı bir oynağı düzəldin.
• IC çiplərinin düzgün istiqamətdə olduğunu və daxil edildikdə heç bir kabelin qatlanmadığını yoxlayın.
• Qırmızı LED qoşulduqda yanır? Əks təqdirdə, elektrik keçidini və USB lehim birləşmələrini yoxlayın.
• Qütblülüyü olan digər komponentlərin düzgün istiqamətləndirildiyini yoxlayın.
• Səhv mesajları və ya komponentlərin istiləşməsi kimi digər ipuçlarını axtarın.

Hələ də probleminiz varsa kömək istəyin. Təlimat yazıram, çünki öyrətmək və öyrənmək istəyənlərə kömək etmək istəyirəm. Semptomların nə olduğunu və səhvləri tapmaq üçün hansı addımları atdığınızı yaxşı bir şəkildə izah edin. Lövhənin ön və arxa hissəsinin yüksək qətnamə fotoşəkili də kömək edə bilər. Heç vaxt təslim olma. Hər mübarizə bir dərsdir.